• Author / Uploaded
• MiguelAngelAntezanaVergara

Citation preview

SEMANA 04-2016-A Marcha sistemática analítica aplicada a una mezcla de cationes de los grupos I, II y III. Ley de acción de masas aplicado a las reacciones analíticas. Equilibrio en sistemas heterogéneos. Producto de solubilidad. Aplicaciones analíticas de la constante del producto de solubilidad (Kps).

Solubilidad de sólidos líquidos Solubilidad de en sólidos en líquidos

La solubilidad de un soluto en un solvente se puede predecir conociendo las fuerzas intermoleculares en el soluto y en el solvente Moléculas polares se disuelven en solventes polares Sulfuros

Solución saturada

Solubilidad: la concentración de la solución saturada, la cantidad máxima de soluto que se disolverá en una cantidad definida de solvente, a una temperatura determinada Existe un equilibrio dinámico

Soluto (puro)

v1 v2

Soluto (disuelto)

Solución saturada

Solubilidad Concentración de la solución saturada g/L

g/100 mL

Solubilidad molar Mol/L

g/mL

La solubilidad de un soluto en un solvente es la concentración de su solución saturada a P y T dadas.

•La solubilidad aumenta con la T, si la disolución es endotérmica.

•La solubilidad disminuye con la T, si la disolución es exotérmica.

Equilibrio químico heterogéneo Equilibrio de solubilidad: Equilibrio entre un soluto disuelto y la fase sólida no disuelta (solución saturada). Una solución saturada representa un equilibrio dinámico. Se puede definir una constante de equilibrio para el proceso de disolución de electrolitos poco solubles.

Reacción de precipitación Se caracteriza por la formación de un producto insoluble o precipitado. Precipitado Sólido insoluble que se separa de la solución.

¿Porqué se forma un precipitado? • Porque algunos sólidos son poco solubles

(Se disuelven poco en agua:Solubilidad menor a 10-5 moles por litro).

• Su comportamiento será entonces muy diferente a los Electrolitos Fuertes (disociacion al 100 %). • Sin embargo, nosotros podemos manipular la solubilidad. ¿cómo ? • Manejando la concentración de un soluto: Ejemplo, cuando sobresaturamos una solución, el exceso de soluto precipitará y se irá al fondo del recipiente, formando un precipitado

Equilibrio heterogéneos • Participan sustancias que están en fases distintas

CaCO3 (s) BaSO4 (s)

CaO (s) + CO2 (g) Ba 2+ + SO4 2-

Veamos un ejemplo: Caso del AgCl

AgCl x

(s)

Ag+ + Clx

x

• ¿Que pasa en el equilibrio? Kps = (Ag+) (Cl-) = x2 • ¿..y que indicará la Kps? Kps = 1.6 x 10-10 • ¿Como calculamos la solubilidad, s?……a partir de la Constante de equilibrio x = (Kps)1/2 = 1.3 x 10-5 M

A partir de la poca ionización de los sólidos, podemos entonces obtener la Kps • AgBr (s) • CaF2 (s) • Fe(OH)3 (s)

Ag+ Ca++

+

Br-

Kps = (Ag+)(Br-)

+

2F-

Kps = (Ca++)(F-)2

Fe+3 + 3OHKps = (Fe+3)(OH-)3

Constante del producto de solubilidad (Kps) AgCl (s)

Cl- (ac) + Ag+ (ac)

Kps = aAg+. aClaAg+ =[Ag+] f Ag+ aCl- =[Cl-] f Cl•Las concentraciones se expresan en M. •K está definida para una temperatura dada. •Solo depende de las actividades de las especies

iónicas en solución.

Constante del producto de solubilidad (Kps) AgCl (s)

Cl- (ac) + Ag+ (ac)

Kps = aAg+. aClaAg+ =[Ag+] f Ag+ aCl- =[Cl-] f Cl•f Ag+ = coeficiente de actividad del ion plata

• f Cl-

=

coeficiente de actividad del ion cloruro.

• aAg+ = actividad del ion plata. • aCl- = actividad del ion cloruro

Para equilibrios heterogéneos no se tiene en cuenta la concentracion de sólidos y liquidos puros.

BaSO4 (s) aBa2+. aSO4=-

Kc = constante

Ba 2+ + SO4 2-

Kc x constante

Kps

= aBa2+. aSO4=

Soluciones de electrolitos poco solubles Formación de precipitado NaCl (ac)

AgNO3 (ac)

Equilibrio de precipitación

Pb(NO3)2 + 2 KI PbI2

PbI2 + 2 KNO3 Pb 2+ + 2 I -

CdS

PbS

Ni(OH)2

Al(OH)3

Pb2+ + 2 I-

PbI2

Producto iónico (PI)

Ag2CrO4(s)

CrO42- (ac) + 2 Ag+ (ac) PI = [CrO42- . [Ag+2

•Las concentraciones se expresan en M. •Es análogo al cociente de reacción (Q).

Predicción de la formación de precipitado

PI < Kps No se forma precipitado

PI = Kps Solución saturada PI > Kps Se forma precipitado

Cálculo de la solubilidad

A partir del Kps se puede calcular la solubilidad de la sal muy poco soluble en la solución saturada y viceversa.

Factores que afectan la solubilidad • Presencia de otros solutos: a. Efecto del ión común b. Efecto salino • • •

Temperatura pH de la solución Presencia de agentes formadores de complejos

Efecto de ion común En una reacción química en equilibrio, la adición de un compuesto que al disociarse produce un ión común con las especies químicas en equilibrio, origina un desplazamiento del equilibrio denominado efecto del ion común.

Efecto ion común

A medida que aumenta la concentración del ión común, disminuye la solubilidad

Efecto ion común Al disolver dos sales:

AgCl (s) AgNO3 (s)

Cl- (ac) + Ag+ (ac) NO3- (ac) + Ag+ (ac)

El catión plata es el ion común. Produce una disminución de la solubilidad..

Variación de la solubilidad del sulfato de bario por efecto ion común Molaridad de Solubilidad nitrato de bario (M) sulfato de bario (M) 0

1 10-5

1 10-3

1 10-7

1 10-2

1,14 10-8

4 10-2

2,75 10-9

¿Puede la solubilidad del AgI ser la misma o diferente cuando lo ponemos en una solution de NaI? ¿Si es diferente, a que se debe?

Para entender esto,escribamos la reacción y consideremos el Principio de Le Chatelier’s Sistema Inicial AgI (s) Ag+ + IAdición de Ioduro NaI (s) Na + ISistema total AgI Ag+ + 2 I- + Na+ . Como observamos se duplicó la concentración de iones Ioduro Ello de acuerdo al Principio de Lechatelier´s, alterará el Equlibrio Inicial

La adición de NaI ocasiona que la reacción se desplace hacia la izquierda. ¡Por lo tanto la solubilidad disminuye y se forma más AgI! Esto se debe al efecto del ion común.

Efecto salino •Se origina al agregar una sal muy soluble que no tiene iones comunes al sistema en estudio •Produce un aumento de la solubilidad •Se debe a interacciones electrostáticas

Efecto del pH

Mg(OH)2

Aumenta la solubilidad con el aumento de la acidez

PROBLEMAS DE EQUILIBRIO HETEROGÉNEO

PROBLEMA 01 :

Una disolución saturada de fosfato de plata a una determinada Tº contiene 14,4 ppm de ion fosfato. Calcula el producto de solubilidad de dicha sal.

PROBLEMA 02 :

Para preparar 0,5 L de disolución saturada de bromato de plata a 25ºC se usaron 2.625 g de esta sal. Hallar el Kps del bromato de plata

Problema 3

A temperatura ambiente la solubilidad del cromato de estroncio es de 0.514 gramos por cada 0.4 L. ¿ calcular el Kps de la sal?

Problema 04

Calcular la solubilidad del Al(OH)3 sabiendo que la constante del producto de solubilidad -27 a 25 °C es de 1x10

Problema 05

Calcular la solubilidad del Pb(SCN)2 sabiendo que la constante del producto de solubilidad -5 a 25 °C es de 1,99x10

Problema 06

Calcular la solubilidad del PbF2 en: a) agua b) en Pb(NO3)2 0,3M c) en KNO3 0.3M. Se sabe que la constante de solubilidad del fluoruro -8 a 25 °C es de 4,0x10

EQUILIBRIO HETEROGENEO

PROBLEMAS: CONSTANTE DEL PRODUCTO DE SOLUBILIDAD

Calculo de Kps a partir de la solubilidad: 

250 ML de solución saturada a 25°C con oxalato de calcio, CaC2O4, se evapora a sequedad, dando 1.525-3 g de residuo de CaC2O4. Calcule la constante del producto de solubilidad para esta sal a 25°C.



El arsenato de plomo, Pb3(AsO4)2, se utiliza como insecticida. Es sólo ligeramente soluble en agua. Si la solubilidad es 3*10-5 g/L ¿Cuál es la Kps?

continuación



A temperatura ambiente la solubilidad del cromato de estroncio es de 1.285 ppm ¿ calcular la Kps de la sal?

Cálculo de la solubilidad a partir del Kps.  Calcular

la solubilidad del sulfato de plata en g/l sabiendo que su Kps a 25 °C es 1.58x10 -5

Cálculo de la solubilidad a partir del Kps. 



Calcule la solubilidad (en gramos por litro) en agua del mineral fluorita, CaF2 a partir de la constante del producto de solubilidad (3,4*10-11). La anhidrita es un mineral de sulfato de calcio depositado cuando el agua de mar se evapora ¿cual es la solubilidad del sulfato de calcio en g/L. (Kps=2,4*10-5)

SOLUBILIDAD Y EFECTO DE ION COMUN 

¿Cual es la solubilidad molar de oxalato en una solución de cloruro de calcio 0,15M. (Kps para el oxalato de calcio es 2,3*10-9) CaC2O4 (s)  Ca2+(ac) + C2O42-(ac)

SOLUBILIDAD Y EFECTO DE ION COMUN 

Calcule la solubilidad molar del fluoruro de bario, BaF2 en agua a 25°C. La Kps es 1,0*10-6.



Cuál es la solubilidad molar del fluoruro de bario en fluoruro de sodio 0,15M a 25°C.

CÁLCULOS DE PRECIPITACIÓN 

La concentración del ión Calcio en el plasma sanguineo es 0,0025M. Si la concentración de ión oxalato es 1*10-7M. ¿se puede esperar que precipite el oxalato de calcio? Kps del oxalato de calcio es 2,3*10-9.

CÁLCULOS DE PRECIPITACIÓN 

Una solución 0,00016M de nitrato de plomo(II), fue vertida en 456mL de sulfato de sodio 0,00023M. ¿precipitará el sulfato de plomo(II), que se espera que se forme, si se agregaron 255mL de la solución de nitrato de plomo? Kps = 1,7*10-8.

CÁLCULOS DE PRECIPITACIÓN 

La anhidrita es un mineral compuesto de CaSO4. Un lago interior tiene concentraciones de Ca2+ y SO42- de 0.0052 M y 0.0041M respectivamente. Si estas concentraciones se duplicaran por evaporación ¿esperaría que precipite el sulfato de calcio?